पृथ्वी हर साल लाखों बार हिलती है। अक्सर, ये भूकंप परिचित स्थानों पर हमला करते हैं, जैसे कि हाल ही में, इक्वाडोर और जापान में घातक भूकंप। अन्य समय में, भूकंप से कम प्रभावित जगह में भूकंप आ सकता है, जैसे कि 2011 में वर्जीनिया में आए 5.8 तीव्रता के भूकंप और वाशिंगटन स्मारक को नुकसान पहुंचा।
ऐतिहासिक संरचनाएं भूकंप के दौरान अक्सर कमजोर होती हैं। 2015 में नेपाल में कई विश्व धरोहर स्थल नष्ट हो गए या बुरी तरह से क्षतिग्रस्त हो गए। पुराने भवन निर्माण और उम्र बढ़ने की निर्माण सामग्री अधिकांश ऐतिहासिक संरचनाओं को भूकंप के दौरान या उच्च हवाओं से होने वाले कंपन का सामना करने में सक्षम बनाती हैं। कुछ संभावित नुकसान को कम करने के लिए इन संरचनाओं को अद्यतन करने के लिए आधुनिक भवन तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन फिर भी वे अपने आधुनिक समकक्षों की तुलना में अधिक असुरक्षित हैं।
अब नासा के हंट्सविले, नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के इंजीनियरों का कहना है कि वे ऐतिहासिक संरचनाओं को इन विनाशकारी घटनाओं से बचाने में मदद कर सकते हैं। उन्होंने यह बदलने का एक तरीका विकसित किया है कि कैसे इमारतें पृथ्वी की पपड़ी में आंदोलनों के कारण गति का जवाब देती हैं। और यह सब एक रॉकेट के साथ शुरू हुआ।
प्रौद्योगिकी एरेस रॉकेट पर काम से आती है, एक तारामंडल कार्यक्रम के लिए डिज़ाइन किया गया प्रक्षेपण यान, जिसे 2010 में रद्द करने से पहले, अंतरिक्ष यात्रियों को अंतरिक्ष में ले जाने के लिए स्पेस शटल को बदलने की उम्मीद की गई थी। रॉकेट इतनी बुरी तरह से कंपन हुआ कि इससे जहाज पर कोई भी घायल हो जाएगा, इसलिए नासा के इंजीनियरों को वाहन को सुरक्षित बनाने के लिए एक रास्ता खोजना पड़ा। हालांकि, अधिक वजन जोड़कर, झटकों को नियंत्रित करने का सामान्य तरीका कोई विकल्प नहीं था क्योंकि रॉकेट पृथ्वी के वायुमंडल से खुद को बाहर निकालने के लिए बहुत भारी होता।
टीम ने समस्या को हल करने के लिए रॉकेट के ईंधन का उपयोग करने का एक तरीका निकाला। और एक ही समाधान सैकड़ों साल पहले निर्मित उन इमारतों को हिलाने के लिए काम कर सकता है, जो मारबेल में नासा के परियोजना प्रबंधक रॉब बेरी कहते हैं।
ऐतिहासिक संरचनाओं में कनेक्शन के प्रकारों की कमी हो सकती है, जैसे कि स्टील सुदृढीकरण, जो इमारत के व्यक्तिगत टुकड़ों को अधिक टिकाऊ, सामंजस्यपूर्ण प्रणाली में बदल देता है। इंजीनियर, हालांकि, उन इमारतों को बाहरी संबंधों के साथ हटा सकते हैं जो इमारत को एक साथ रखते हैं। अलबामा विश्वविद्यालय में लार्ज-स्केल स्ट्रक्चर्स लेबोरेटरी के निदेशक माइकल क्रेगर कहते हैं, "इन इमारतों में से कुछ पर", आप एक बोल्ट के साथ बाहरी और अंत में एक बड़े पुराने अखरोट के साथ आ रहे प्लेटों को देखेंगे। । "वे आम तौर पर इन चीजों को काले रंग से रंगते हैं ताकि वे इस तरह की दिखें जैसे कि वे हमेशा के लिए वहां हैं।"
एक अन्य विकल्प आंतरिक खत्म करने के लिए है, जैसे पैनलिंग और ट्रिम मोल्डिंग, और मूल के चारों ओर नई, स्टील-प्रबलित दीवारों का निर्माण। उन दीवारों को तब ढंका जाता है, इसलिए संशोधनों को नहीं देखा जा सकता है।
क्रेगर का कहना है कि ये प्रयास महँगे हैं, और वर्तमान संरचना के कोड तक पूरे ढांचे को नहीं लाते हैं। और कुछ ऐतिहासिक संरचनाओं में भूकंप शमन के लिए दीवारों को जोड़ने या स्टील बीम को छिपाने के लिए आवश्यक स्थान नहीं है।
नई इमारतें निर्माण के दौरान इनमें से कई तकनीकों को शामिल करती हैं। किसी भवन की गति को कम करने के लिए सबसे आम तरीका एक उपकरण है जिसे ट्यून्ड मास डेम्पर (टीएमडी) कहा जाता है। इसका एक उदाहरण एक बहुत भारी वस्तु होगी, द्रव्यमान, एक विशिष्ट आवृत्ति पर सेट स्प्रिंग्स के शीर्ष पर एक इमारत में जोड़ा जाता है। जब भूकंप आता है, या हवा चलती है, तो इमारत की गति से द्रव्यमान गति में सेट होता है। यह जोड़ा वजन विपरीत दिशा में चलता है और भवन की समग्र गति को कम करता है। इस तरह के एक उपकरण सही नहीं है, यद्यपि। इमारत को टीएमडी के काम करने से पहले स्थानांतरित करना होगा, और भूकंप के पहले कुछ सेकंड अविश्वसनीय रूप से विनाशकारी हो सकते हैं।
बेरी की टीम ने भवन में खुद को या थोड़ी मात्रा में अतिरिक्त द्रव्यमान का उपयोग करने का एक नया तरीका ढूंढा ताकि प्रस्ताव में अधिक नाटकीय गिरावट आए। अधिकांश टीएमडी लगभग 50 प्रतिशत की गति में कमी को प्राप्त करने के लिए भवन के वजन के लगभग 1 से 2 प्रतिशत के बराबर एक वस्तु का उपयोग करते हैं। एक गगनचुंबी इमारत में, उस वस्तु का वजन 2 मिलियन पाउंड तक हो सकता है। रॉकेट समस्या के समाधान के लिए, नासा के इंजीनियरों ने कंपन को कम करने के लिए रॉकेट ईंधन का उपयोग किया और अपने 650, 000 पाउंड के रॉकेट के लिए गति में 95 प्रतिशत की कमी हासिल की। बेरी का कहना है कि एक साधारण बैलून जैसी डिवाइस से फ्लुइड स्ट्रक्चर कपलर कहा जा सकता है।
“एक गुब्बारे के बारे में सोचो। गुब्बारे के अंदर हवा डालें, यह बड़ा हो जाता है; हवा निकालो और यह छोटा हो जाता है, ”वह कहते हैं। “अगर मैंने [बैलून] को एक स्विमिंग पूल में डाल दिया, तो पानी प्रतिक्रिया करने जा रहा है। जब वह गुब्बारा सिकुड़ता है, तो पानी गुब्बारे के संकुचन का अनुसरण करता है। अगर यह फैलता है, तो द्रव इससे दूर चला जाता है। ”
क्योंकि पानी गुब्बारे की गति के प्रति प्रतिक्रिया करता है, इसलिए गुब्बारे के अंदर दबाव को समायोजित करके तरल की प्राकृतिक आवृत्ति को बदलना संभव है। एक इमारत के साथ, एक इंजीनियर उस अवधारणा का उपयोग करने के लिए समायोजित कर सकता है कि संरचना कैसे आगे बढ़ेगी।
पहले इंजीनियरों ने भवन की प्राकृतिक आवृत्ति को यह जानने के लिए निर्धारित किया कि यह कब चलना शुरू होगा। फिर वे युग्मक (गुब्बारा) को एक अलग आवृत्ति पर सेट करते हैं। कपलर को पानी के शरीर में रखकर, जैसे कि स्विमिंग पूल में, या छत पर लगे पानी से भरे पाइपों को जोड़कर, पानी इमारत के प्राकृतिक कंपन को बदल देता है। तरल एक झूले के लिए एक लंगर की तरह काम करता है - स्विंग अभी भी आगे बढ़ेगा, लेकिन इसे धक्का देना बहुत कठिन होगा। इसी तरह, भवन भूकंप या उच्च हवाओं के दौरान कम चलता है।
नासा ने इस अवधारणा को 2013 में अपने स्वयं के ऐतिहासिक ढांचे, डायनामिक स्ट्रक्चरल टेस्ट फैसिलिटी पर सफलतापूर्वक परीक्षण किया। लेकिन बेरी और उनकी टीम ने माना कि सभी बिल्डिंग डिजाइनों में इस तरह के द्रव-आधारित सिस्टम को जोड़ने के लिए जगह नहीं होगी। इसलिए उन्होंने लागू किया कि उन्होंने एक यांत्रिक उपकरण विकसित करना सीखा जो कम जगह लेगा लेकिन एक ही तरह का लंगर प्रदान करेगा।
अब, टीम ने प्रौद्योगिकी के एक नए संस्करण के साथ आया है, जिसे विघटनकारी ट्यून्ड मास (DTM) कहा जाता है, जो भवन के आंदोलन को कम करने के लिए, पानी के बजाय धातु के एक कूबड़ का उपयोग करता है। यह एक पारंपरिक TMD की तुलना में बहुत छोटा है और उत्पादन करने के लिए बहुत कम खर्च करता है - लेकिन यह उतना ही प्रभावी है।
इस महीने की शुरुआत में, क्रेगर और उनके सहयोगियों, जो नासा के दावों से उलझन में थे, ने डिवाइस को अपने पहले परीक्षण के माध्यम से यूनिवर्सिटी ऑफ अलबामा सेंटर फॉर सस्टेनेबल इन्फ्रास्ट्रक्चर में एक नकली भूकंप में डाल दिया। यह एक सफलता थी।
बेरी कहते हैं, "परीक्षण में स्पष्ट रूप से विघटनकारी ट्यून किए गए द्रव्यमान का बहिष्कृत ट्यून द्रव्यमान क्षयकारी है, और यह स्पष्ट रूप से दिखा कि यह भूकंप के शमन के लिए उपयोगी है। यह नया दृष्टिकोण, वे कहते हैं, "एक और महान उदाहरण है जहां अंतरिक्ष कार्यक्रम के लिए व्युत्पन्न प्रौद्योगिकी उद्योग को नई क्षमताएं प्रदान कर सकती है।"
क्रेगर सहमत हैं और भविष्य के डीटीएम सिस्टम के परीक्षण और विकास पर नासा के साथ साझेदारी करने की उम्मीद करते हैं।
ये प्रौद्योगिकियां प्रोटोटाइप हैं, लेकिन नासा निजी कंपनियों के साथ मिलकर काम कर रहा है ताकि वाणिज्यिक उत्पादों को विकसित किया जा सके जो कि ऐतिहासिक संरचनाओं सहित सार्वजनिक और निजी भवनों में भूकंप के शमन के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।
बेरी कहते हैं कि यह नई तकनीक वाशिंगटन स्मारक को भूकंप और हवा के कंपन का सामना करने में मदद कर सकती है। "मैं शर्त लगा सकता हूँ कि उन्होंने विभिन्न तरीकों से शमन करने के लिए देखा है, " वे कहते हैं। "लेकिन अगर वही भूकंप वहां विघटित ट्यून किए गए द्रव्यमान के साथ वहां से गुजरता है, तो प्रतिक्रिया पूरी तरह से अलग होती। हम प्रतिक्रिया को म्यूट कर सकते थे। ”
वह कहता है, “मुझे वाशिंगटन स्मारक के लोगों को फोन करना अच्छा लगेगा। इस तकनीक को करदाता पैसे के साथ विकसित किया गया था, इसलिए यह उनके अंतर्गत आता है। ”
